摘要：随着我国城市化进程的加快，我国修筑了大量的道路，这些道路普遍采用沥青混凝土材料。然而沥青混凝土材料在恶劣气候状况下容易出现温缩裂缝问题，为公路交通埋下较大的隐患。本文就沥青混凝土路面温缩裂缝进行深入研究，以供参考。
关键词：沥青混凝土路面；温缩裂缝；影响因素；防治
1沥青混凝土路面温缩裂缝的机理
由于沥青面层温度变化而产生的温度裂缝，包括低温收缩裂缝和疲劳裂缝，一般称之为非荷载型裂缝。
1.1低温裂缝应力分析
沥青材料在较高温度条件下，具有良好的应力松弛性能，温度升降产生的变形不致于产生过大的温度应力，但当气温大幅度下降时，沥青材料逐渐发硬并开始收缩。此时半刚性基层的底部将产生拉应力，当拉应力沥青混合料的应力松弛赶不上温度应力增长，混合料劲度急剧增大。由于沥青面层在路面中是受到约束的，面层中产生的收缩拉应力或拉应变一旦超过沥青混合料的抗拉强度，沥青面层就会开裂。这种情况在沥青面层与基层的附着力不够好、允许有一定的自由收缩时，裂缝就更容易发生。由于沥青路面宽度有限，收缩受路面结构的相互约束小，所以低温裂缝主要是横向的。
1.2温度疲劳裂缝应力分析
这种裂缝主要发生在日温差大的地区。由于温度反复升降导致沥青面层温度应力疲劳，使沥青混合料的极限拉伸应变（或劲度模量）变小，加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，最终达到极限抗拉强度使路面产生裂缝。根据对沪宁大量现有路面的调查结果和实验路段的跟踪检测，沥青路面低温裂缝主要包括横向裂缝和少量纵向裂缝，其中以横向裂缝最为广泛，这是因为横向裂缝的形成主要由于沥青混凝土低温收缩有关。
根据在面层和基层均无裂缝的情况下和在面层已有裂缝时进行的光弹试验结果分析：一方面温度向沥青面层底部传递需要一定的时间，不是瞬时完成的，而且沥青面层内部和底部的温度不可能与其暴露表面的温度相同，始终有温度差，即沥青面层中会产生较大的温度梯度。沥青面层愈厚，表面温度与底部温度差愈大，层间温度梯度也愈大。另一方面沥青面层表面的温度应力随着面层的增厚而增加，面层内的应力随深度而很快减小，同时面层表面的温度应力随降温幅度变小而减小。沥青面层的表面一旦开裂，随着持续低温或另一次降温，在裂缝尖端会产生较大的应力集中，使裂缝向下延伸并逐渐穿透整个沥青面层；由于面层底部与基层表面的粘结作用，裂缝呈现上宽下窄现象。
2沥青混合料低温开裂影响因素
2.1沥青性质
2.1.1沥青油源
不同的油源决定沥青的性质已为世界所公认。大量的横向裂缝与沥青的油源有关，稠油沥青在低温时能承受较大拉伸应变，有较低的劲度模量，所以开裂性能要高得多。因此选择油源是提高沥青道路质量的根本手段。
2.1.2沥青温度的敏感性
众多研究表明，单用某一个温度条件下的稠度或粘度指标都不足以评价沥青结合料的低温抗裂性能，无法估计横向开裂的多少，影响更大的是温度敏感性。
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2.1.3沥青劲度
沥青混合料的低温劲度是决定是否发生开裂的最根本因素，沥青劲度又是决定沥青混合料劲度的关键。因此国外已经提出了一些沥青劲度的限值，在接近最低使用温度时，沥青混合料的7200s劲度不超过200Mpa时开裂很少，实验的结果证实，横向裂缝与沥青的劲度最为相关。
2.1.4延度
低温延度与开裂有一定关系。对于沥青的低温性能优劣，还可以参考沥青的侧力延度实验结果。所谓侧力延度实验，可用一般延度实验同时测得随拉伸长度变化的拉力，将得到实验结果绘图，横轴代表拉伸长度，纵轴是与其相对应的拉力，就得到一条向上凸起的曲线1，这条曲线陡度大，呈尖状，则这种沥青是很脆的，用该沥青铺路，可以断定其抗低温裂缝的能力很差。
2.2沥青材料的组成
2.2.1沥青的用量
沥青用量对沥青混合料的劲度有影响，但实验结果表明沥青用量在最佳用量的0.5%～1.0%范围内波动时，对开裂率无明显影响，但其收缩性也变大，二者互有抵消。
2.2.2矿料组成级配
对不同混合料类型做温度应力实验发现，不同级配的混合料的温度应力增长有较大差异。粒径粗的、空隙率大的混合料内部微空隙较多，应力松弛极限温度降低，使温度应力有所减少，中粒式比细粒式的温度应力减少，沥青碎石及贯入式的温度应力要比沥青混凝土小。但由于其内部缺陷多，破坏时的温度应力也小，致使破坏应变并无多大差别。总的来说矿料级配与路面横向开裂频率的关系不甚密切。由于沥青混合料中加入矿粉，沥青矿粉结合料的粘度比沥青单体的粘度要大一个数量级，而且粘度的速度敏感性也大，比游离的沥青单体本身容易开裂。但矿粉太少又会影响粘结力及高度稳定性，所以粉胶比是一个重要因素，一般为0.8～1.2。
2.2.3剥落率
沥青混凝土的剥落率大，就易产生裂缝，这意味着剥落率大的沥青和集料间的结合力弱，沥青混凝土的抗拉强度变小。另外，一般认为这种剥落现象和沥青老化有密切的关系。
2.3气候等环境因素
降温是产生沥青路面温缩裂缝的最直接起因。温度应力实验表明，降温速率越大，混合料收缩应变速率越大，材料的应力松弛性能越难发挥，积聚的温度应力越高，脆化点温度越高，也就越容易发生开裂;另一方面，即使一次降温未达到破坏温度的地区，但处于接近该温度的低温状态下，混合料内部也将发生微裂缝，随着低温时间持续的延长，裂缝不断扩展，也将发生开裂。
3沥青混凝土路面温缩裂缝的防治
对于如何避免或减轻温缩裂缝的产生，应从设计与施工两个方面来进行考虑。
3.1设计方面
（1）在进行半刚性路面设计时，首先应选用抗冲刷性能好、干缩系数和温缩系数小、抗拉强度高的半刚性材料做基层。（2）选用松弛性能好的优质沥青做沥青面层。在缺少优质沥青的情况下，应采取改善沥青性质的措施。（3）在稳定度满足要求的前提下，优先选用针入度较大的沥青做沥青面层。（4）沥青面层采用密实型沥青混凝土。（5）采用合适的沥青面层厚度，确保半刚性基层在使用期间一般不会产生干缩裂缝和温缩裂缝。（6）为进一步提高表面层抗温度裂缝性能，可采用橡胶沥青或聚合物沥青在沥青混凝土表面做一封层。（7）设置应力消减（应力吸收）中间层。
3.2施工方面
（1）严格控制半刚性基层施工碾压时的含水量，混合料的含水量不能超过压实需要的最佳含水量或控制在施工规范容许的范围内。（2）半刚性基层碾压完成后，要及时养生。（3）半刚性基层碾压完成后或最迟在养生结束后应立即用乳化沥青做透层或封层。（4）透层或粘层完成后，应尽快铺筑沥青面层。
4结束语
综上所述，沥青混凝土温缩裂缝的研究是一个十分复杂的过程，沥青混凝土温缩裂缝的开裂机理和影响因素的研究已趋于全面，而其它方面因素，还需要长时间的实验与观察，针对温缩裂缝的控制，将采用相应的防治措施加以解决。
参考文献：
[1]沥青路面裂缝特征分析与密封处理方法[J].王晋斌，常明勋.中国建筑防水.2012(02)
[2]湖南省高速公路沥青路面裂缝病害调查与原因分析[J].彭红卫，蒋功雪，寻浩，黄开宇.公路工程.2012(01)
论文作者:杨秀芹
论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期
论文发表时间:2018/5/28
标签：沥青论文; 裂缝论文; 面层论文; 应力论文; 温度论文; 低温论文; 混凝土论文; 《防护工程》2018年第2期论文;